JP5747160B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機に関するもので、特に、暖房を継続しながら室外熱交換器に付着した霜を除霜することができる空気調和機に関するものである。

従来、この種のヒートポンプ式の空気調和機の除霜方式は、一般的に四方弁を切り換え、冷凍サイクルの冷媒を逆方向に流す除霜方式をとっている。即ち、除霜運転は、冷房時と同じ冷媒の流動方向とし、室外熱交換器に高温高圧の冷媒を流す事により、室外熱交換器に付着した霜を融解するものである。

この除霜方式では、除霜時は、室内側の熱交換器が蒸発器となるため、室内ファンは、停止するものの、室内機から冷気が徐々に放出されることから部屋の温度が低下して冷風感を感じるという基本的課題があった。この基本的課題への対策として、暖房運転を継続しながら除霜運転する空気調和機が提案されている。

例えば、室外機に設けられた圧縮機に蓄熱装置を設け、暖房運転中に蓄熱装置に蓄えられた圧縮機の廃熱を利用して除霜するようにした空気調和機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図２は、上記特許文献１に記載された、従来の蓄熱装置を備えた空気調和機の冷凍サイクルの構成図である。

同図に示すように、従来の空気調和機は、圧縮機６、四方弁８、減圧器１２、室外熱交換器１４、室外配管温度検出手段９を具備した室外機２と、室内熱交換器１６を具備した室内機４とを冷媒回路で連結したヒートポンプ式冷凍サイクルを備えている。

この冷凍サイクルに連結された前記室内熱交換器１６と前記減圧器１２の間と、前記四方弁８と前記圧縮機６の間を連結する第１のバイパス回路３８を備え、前記第１のバイパス回路３８は、第１の二方弁４２と圧縮機６を囲むように配置され圧縮機６で発生した熱を蓄積する蓄熱熱交換器３４を収容する蓄熱装置３２を備え、さらに前記冷凍サイクルに連結された前記圧縮機６と前記四方弁８の間と、前記減圧器１２と前記室外熱交換器１４の間、または前記冷凍サイクルに連結された前記四方弁８と前記室内熱交換器１６の間と、前記減圧器１２と前記室外熱交換器１４の間を連結する第２のバイパス回路２８を備え、前記第２のバイパス回路２８には第２の二方弁３０を備えている。

前記室外熱交換器１４の除霜を行う際、前記第１のバイパス回路３８の第１の二方弁４２を開放して暖房運転中に蓄熱装置３２に蓄えられた前記圧縮機６の廃熱を利用し、前記第２のバイパス回路２８の第２の二方弁３０を開放して前記室外熱交換器１４に冷媒を通過させて除霜する蓄熱除霜方式で暖房運転を継続しながら除霜運転を行うようにしたものが提案されている。

しかし、暖房運転中に室外熱交換器１４の除霜を行う際、圧縮機６を囲むように配置され圧縮機６で発生した熱を蓄積する蓄熱熱交換器３４を収容する蓄熱装置３２にて十分な蓄熱量が蓄えられず、かつ室外気温度が低く、室内外温度差が大きい場合に、着霜量が多く除霜時間が長くなり室外配管温度検出手段９によって検知された室外熱交換器１４の温度が所定の設定温度に到達する前に、除霜運転時間が所定の設定時間を経過してしまう場合があり、すなわち充分に除霜できなかった場合のみ、前記四方弁８により冷媒回路を切
り換えて冷房サイクルの運転によって除霜を行う四方弁切り換え除霜を行う事で、室外熱交換器１４の霜の解け残りを防止する発明が開示されている。

実開平２−１２８０６５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたような従来の空気調和機の冷凍サイクルの蓄熱除霜方式では、室外熱交換器１４の除霜を行う際、暖房運転中に、蓄熱装置３２にて十分な蓄熱量が蓄えられなかった場合には、四方弁８により冷媒回路を切り換えて冷房サイクルの運転によって除霜を行う四方弁切り換え除霜を行う為、従来同様に、室内熱交換器が蒸発器となり、室内ファン（図示せず）は、停止するものの、室内機４から冷気が徐々に放出されることから部屋の温度が低下して冷風感を感じてしまうという課題があった。

本発明は、上記従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたもので、暖房運転中に蓄熱装置に蓄えられた圧縮機の廃熱と、冷媒加熱手段による加熱を利用することで、暖房運転を継続しながら霜の溶け残りを防止する安定した除霜運転を提供すると共に、部屋の温度が低下して冷風感を感じることなく快適性を充分に満足させる信頼性の高い空気調和機を提供することを目的としている。

上記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、圧縮機、四方弁、減圧器、室外熱交換器を具備した室外機と、室内熱交換器を具備した室内機とを冷媒回路で連結したヒートポンプ式冷凍サイクルと、この冷凍サイクルに連結された前記室内熱交換器と前記減圧器の間と、前記四方弁と前記圧縮機の間を連結すると共に第１の二方弁及び冷媒加熱手段を有する第１のバイパス回路を備え、前記第１のバイパス回路には、前記圧縮機を囲むように配設されると共に液体で構成され前記圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱熱交換器を収容する蓄熱装置を設け、さらに前記圧縮機と前記四方弁の間と、前記減圧器と前記室外熱交換器の間、または前記四方弁と前記室内熱交換器の間と、前記減圧器と前記室外熱交換器の間を連結する第２のバイパス回路を備え、前記第２のバイパス回路に第２の二方弁を備え、前記室外熱交換器の除霜を行う際、前記第１の二方弁を開放して、暖房運転中に前記蓄熱装置に蓄えられた前記圧縮機の廃熱を利用し、前記第２の二方弁を開放して前記室外熱交換器に冷媒を通過させて除霜する蓄熱除霜方式と、前記冷媒加熱手段で加熱された冷媒を前記圧縮機の吸入側に戻し、前記第２の二方弁を開放して前記室外熱交換器に冷媒を通過させて除霜する冷媒加熱除霜方式のどちらか一方、あるいは両方の動作ができるようにしたもので、室外熱交換器の除霜を行う際、暖房運転を継続しながら蓄熱装置に蓄えられた圧縮機の廃熱を利用、または冷媒加熱手段による加熱を利用して除霜運転ができる。

また蓄熱除霜方式と冷媒加熱除霜方式のどちらか片方、あるいは両方を動作させることにより、負荷に応じた最適な除霜運転が可能となり、内気温、外気温の空調負荷変化や霜の付着、熱交換器の凍結、蓄熱装置の蓄熱量バラツキ、冷媒加熱手段の加熱量バラツキなどにより発生する恐れのある霜の溶け残りを防止する事が可能となる。

本発明の空気調和機は、暖房運転中に蓄熱槽に蓄えられた圧縮機の廃熱と、冷媒加熱手段による加熱を利用することで、暖房運転を継続しながら霜の溶け残りを防止する安定し
た除霜運転を提供すると共に、部屋の温度が低下して冷風感を感じることなく快適性を充分に満足させることができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクルの構成図 従来の空気調和機の冷凍サイクルの構成図

第１の発明は、圧縮機、四方弁、減圧器、室外熱交換器を具備した室外機と、室内熱交換器を具備した室内機とを冷媒回路で連結したヒートポンプ式冷凍サイクルと、この冷凍サイクルに連結された前記室内熱交換器と前記減圧器の間と、前記四方弁と前記圧縮機の間を連結すると共に第１の二方弁及び冷媒加熱手段を有する第１のバイパス回路を備え、前記第１のバイパス回路には、前記圧縮機を囲むように配設されると共に液体で構成され前記圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱熱交換器を収容する蓄熱装置を設け、さらに前記圧縮機と前記四方弁の間と、前記減圧器と前記室外熱交換器の間、または前記四方弁と前記室内熱交換器の間と、前記減圧器と前記室外熱交換器の間を連結する第２のバイパス回路を備え、前記第２のバイパス回路に第２の二方弁を備え、前記室外熱交換器の除霜を行う際、前記第１の二方弁を開放して、暖房運転中に前記蓄熱装置に蓄えられた前記圧縮機の廃熱を利用し、前記第２の二方弁を開放して前記室外熱交換器に冷媒を通過させて除霜する蓄熱除霜方式と、前記冷媒加熱手段で加熱された冷媒を前記圧縮機の吸入側に戻し、前記第２の二方弁を開放して前記室外熱交換器に冷媒を通過させて除霜する冷媒加熱除霜方式のどちらか一方、あるいは両方の動作ができるようにしたもので、室外熱交換器の除霜を行う際、暖房運転を継続しながら蓄熱装置に蓄えられた圧縮機の廃熱を利用、または冷媒加熱手段による加熱を利用して除霜運転ができる。

また蓄熱除霜方式と冷媒加熱除霜方式のどちらか片方、あるいは両方を動作させることにより、負荷に応じた最適な除霜運転が可能となり、内気温、外気温の空調負荷変化や霜の付着、熱交換器の凍結、蓄熱装置の蓄熱量バラツキ、冷媒加熱手段の加熱量バラツキなどにより発生する恐れのある霜の溶け残りを防止する事が可能となる。

以上のように、本発明の空気調和機は、暖房運転中に蓄熱装置に蓄えられた圧縮機の廃熱と、冷媒加熱手段による加熱を利用することで、暖房運転を継続しながら霜の溶け残りを防止する安定した除霜運転を提供すると共に、部屋の温度が低下して冷風感を感じることなく快適性を充分に満足させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクルの構成図である。

同図において、本実施の形態における空気調和機は、圧縮機６、四方弁８、減圧器１２、室外熱交換器１４、室外配管温度検出手段９を具備した室外機２と、室内熱交換器１６を具備した室内機４とを冷媒回路で連結したヒートポンプ式冷凍サイクルを備えている。

この冷凍サイクルに連結された前記室内熱交換器１６と前記減圧器１２の間と、前記四方弁８と前記圧縮機６の間を連結する第１のバイパス回路３８を備え、前記第１のバイパス回路３８は、第１の二方弁４２と、圧縮機６を囲むように配置され、圧縮機６で発生した熱を蓄積する蓄熱材からなる蓄熱熱交換器３４を収容する蓄熱装置３２を備え、かつ、冷媒加熱器などからなる冷媒加熱手段１５を配設している。

さらに、前記冷凍サイクルに連結された前記圧縮機６と前記四方弁８の間と、前記減圧器１２と前記室外熱交換器１４の間、または、前記冷凍サイクルに連結された前記四方弁８と前記室内熱交換器１６の間と、前記減圧器１２と前記室外熱交換器１４の間を連結する第２のバイパス回路２８を備え、前記第２のバイパス回路２８には、第２の二方弁３０を配設している。

さらに液体３６で構成され、前記圧縮機６で発生した熱を蓄積する蓄熱熱交換器３４を収容する蓄熱装置３２には、蓄熱熱交換器３４の温度を検出する蓄熱温度検出手段３５が配設されている。

以上のように、本実施の形態における空気調和機によれば、前記室外熱交換器１４の除霜を行う際、前記第１のバイパス回路３８の第１の二方弁４２を開放して暖房運転中に蓄熱装置３２に蓄えられた前記圧縮機６の廃熱を利用し、前記第２のバイパス回路２８の第２の二方弁３０を開放して前記室外熱交換器１４に冷媒を通過させて除霜する蓄熱除霜方式と、冷媒加熱手段１５で加熱された冷媒を、前記圧縮機６の吸入側に戻し、前記第２のバイパス回路２８の第２の二方弁３０を開放して前記室外熱交換器１４に冷媒を通過させて除霜する冷媒加熱除霜方式のどちらか片方、あるいは両方の動作をすることができるようになる。ここでの減圧器１２は、電磁膨張弁でもよい。

以上のように、本発明に係る空気調和機は、暖房運転中に蓄熱装置に蓄えられた圧縮機の廃熱と、冷媒加熱手段による加熱を利用することで、暖房運転を継続しながら快適性を充分に満足させて且つ、霜の溶け残りを防止する安定した除霜運転を提供できるので、冷蔵庫、給湯器、ヒートポンプ式洗濯機等に有用である。また、除霜を完全に行うことができるので室外温度が非常に低温の寒冷地での空気調和機にも適用できる。

２ 室外機
４ 室内機
６ 圧縮機
８ 四方弁
９ 室外配管温度検出手段
１２ 減圧器
１４ 室外熱交換器
１５ 冷媒加熱手段
１６ 室内熱交換器
２８ 第２のバイパス回路
３０ 第２の二方弁
３２ 蓄熱装置
３４ 蓄熱熱交換器
３５ 蓄熱温度検出手段
３８ 第１のバイパス回路
４２ 第１の二方弁

Claims (1)

1. 圧縮機、四方弁、減圧器、室外熱交換器を具備した室外機と、室内熱交換器を具備した室内機とを冷媒回路で連結したヒートポンプ式冷凍サイクルと、この冷凍サイクルに連結された前記室内熱交換器と前記減圧器の間と、前記四方弁と前記圧縮機の間を連結すると共に第１の二方弁及び冷媒加熱手段を有する第１のバイパス回路を備え、前記第１のバイパス回路には、前記圧縮機を囲むように配設されると共に液体で構成され前記圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱熱交換器を収容する蓄熱装置を設け、さらに前記圧縮機と前記四方弁の間と、前記減圧器と前記室外熱交換器の間、または前記四方弁と前記室内熱交換器の間と、前記減圧器と前記室外熱交換器の間を連結する第２のバイパス回路を備え、前記第２のバイパス回路に第２の二方弁を備え、前記室外熱交換器の除霜を行う際、前記第１の二方弁を開放して、暖房運転中に前記蓄熱装置に蓄えられた前記圧縮機の廃熱を利用し、前記第２の二方弁を開放して前記室外熱交換器に冷媒を通過させて除霜する蓄熱除霜方式と、前記冷媒加熱手段で加熱された冷媒を前記圧縮機の吸入側に戻し、前記第２の二方弁を開放して前記室外熱交換器に冷媒を通過させて除霜する冷媒加熱除霜方式のどちらか一方、あるいは両方の動作ができることを特徴とする空気調和機。